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3 亿光年外星系的巨大宇宙环,可能由黑洞组成

2024-11-01 211

距离地球 3 亿光年外,曾经有两个星系相遇、融合,最后蜕变成环星系 AM 0644-741。现在,天文学家发现该星系巨大的外环中有几个极明亮 X 射线源,很可能代表环是由黑洞或中子星构成。

AM 0644-741(简称 AM 0644)环星系位于南天飞鱼座(Volans)方向,距离地球 3 亿光年。2004 年时,哈伯太空望远镜发布了 AM 0644-741 星系图像(如下),题为“戒指诱惑”,可以看到照片中有一个淡黄核心,它过去曾是一个正常螺旋星系的中心;环绕着中心的蓝色巨大外环直径则达 15 万光年,比我们的银河系还要巨大。

(Source:ESA)

理论上,环星系是两个星系交互作用,触发引力扰动使灰尘凝结,导致年轻、大质量恒星形成、并迫使它们离开星系成为环状。

现在,来自意大利布雷拉天文台天文学家 Anna Wolter 的团队,结合哈伯太空望远镜与钱卓拉 X 射线天文台(Chandra X-ray Observatory,CXO)数据,创造出 AM 0644-741 环星系的新合成图像,发现环中包含数个超高光度 X 射线源(ultraluminous X-ray source,ULX,即首图中的明亮紫色光点),很可能是由恒星质量黑洞或中子星驱动。

这些黑洞或中子星从何处来?研究人员认为是当初两个星系相遇融合后形成。当较小星系撞进较大星系时,并非往大星系中心撞出一个洞,而是撞击后推挤原星系的气体,使其产生涟漪往外扩散,产生一个膨胀气体环并引发新恒星的诞生。

而羽翼未丰的大质量恒星在数百万年后便结束短暂生命,爆炸后留下质量介于太阳 5~20 倍的恒星质量黑洞、或质量约等于太阳质量的中子星;之后,宇宙气体会像水流绕着排水孔一样落向某些黑洞和中子星,并在摩擦过程中加热,这就是钱卓拉 X 射线天文台检测到的 X 射线源。

这圈布满恒星质量黑洞或中子星的环已经相当吸引天文学家的目光,但还有更神奇的现象,AM 0644-741 星系环的 X 射线源可被归类为超高光度 X 射线源,多数天文学家认为超高光度 X 射线源在某些情况下,可能帮助找到中等质量黑洞(IMBH)。

不过目前,AM 0644-741 的超高光度 X 射线源身份都还未知,不确定全是黑洞、中子星还是两者相混。包括 AM 0644-741 在内,钱卓拉 X 射线天文台也检查过另外 6 个环星系,每个星系含有的超高光度 X 射线源都比其他类型星系高,因此,研究环星系将能帮助天文学家更了解超高光度 X 射线源的起源。

新论文发表在《天体物理学》期刊。

  • We’ve Just Seen What Happens When a Galaxy Punches a Giant Hole Through Another
  • Two Spiral Galaxies Collided. NASA Captured the Result.
  • Galaxy Punches Through Neighbor to Spawn Giant Ring of Black Holes
  • AM 0644-741: Cosmic Collision Forges Galactic One Ring — in X-rays

(首图来源:NASA)

2019-03-12 14:31:00

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